JP2002354889A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、入力直流電圧を昇
圧または降圧するチョッパ回路と、このチョッパ回路の
出力直流電圧をPWM制御により所望の周波数および電
圧の交流電圧に変換して交流電動機に供給するインバー
タと、前記チョッパ回路およびインバータ回路を制御す
る制御回路とを備えた電力変換装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chopper circuit for boosting or stepping down an input DC voltage, and converting an output DC voltage of the chopper circuit into an AC voltage having a desired frequency and voltage by PWM control and supplying the AC voltage to an AC motor. And a control circuit for controlling the chopper circuit and the inverter circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】図15は従来の交流電動機2を駆動制御
するための電力変換装置3の回路構成を示すものであ
る。電力変換装置3は直流電源4から開閉器5を介して
直流電力を入力し、所望周波数の交流電力を出力して、
車両を駆動するための交流電動機2に供給する。電力変
換装置3は、直流コンデンサ32およびインバータ回路
33からなっており、制御回路34によってPWM制御
される。インバータ回路33はフリーホイーリングダイ
オードを有するスイッチング素子を3相ブリッジ結線し
てなるインバータ回路である。2. Description of the Related Art FIG. 15 shows a circuit configuration of a power converter 3 for controlling the driving of a conventional AC motor 2. As shown in FIG. The power converter 3 receives DC power from the DC power supply 4 via the switch 5 and outputs AC power at a desired frequency.
It is supplied to an AC motor 2 for driving the vehicle. The power conversion device 3 includes a DC capacitor 32 and an inverter circuit 33, and is subjected to PWM control by a control circuit 34. The inverter circuit 33 is an inverter circuit in which switching elements having freewheeling diodes are connected in a three-phase bridge.
【0003】近年、電気自動車システムに対して大容量
化の要求があり、それに応じて電動機駆動パワーの向上
と回生パワーの向上が必要になってきている。電気自動
車には、走行距離を長くするためにも高効率化が要求さ
れ、大電流化によりパワーアップした電動機よりも高電
圧化によりパワーアップした電動機の方がより小型化お
よび高効率化を達成することができる。その場合、バッ
テリーによる電源の高電圧化は、車両に搭載する場合の
所要スペースと所要重量が問題となるので、バッテリー
電圧と電動機電圧を整合させるためのチョッパ回路を付
加した回路方式も提案されている(特開平6−2453
32号公報)。In recent years, there has been a demand for an electric vehicle system to have a large capacity, and accordingly, it has become necessary to improve the motor drive power and the regenerative power. Higher efficiency is required for electric vehicles in order to increase the mileage, and motors powered up by higher voltage achieve smaller size and higher efficiency than motors powered up by larger current can do. In such a case, increasing the voltage of the power supply using a battery poses a problem in terms of the required space and weight when mounted on a vehicle.Therefore, a circuit system having a chopper circuit for matching the battery voltage and the motor voltage has been proposed. (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 32).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】インバータ回路33に
昇圧用チョッパ回路を加えることにより、電動機駆動パ
ワーの向上が可能となる。しかし、電動機パワーの向上
は、高い電圧でPWM制御を行うために、低い電圧でP
WM制御を行った場合に比べ、リアクトル1および電動
機2の電磁騒音が大きくなり、耳障りになるという問題
が発生していた。By adding a step-up chopper circuit to the inverter circuit 33, it is possible to improve the motor driving power. However, the improvement of the motor power requires the PWM control at a high voltage,
As compared with the case where the WM control is performed, the electromagnetic noise of the reactor 1 and the electric motor 2 is increased, causing a problem that the sound is harsh.
【0005】本発明は、チョッパ回路およびインバータ
回路を有する電力変換装置に前置されるリアクトルの電
磁騒音、および電力変換回路を介して駆動される交流電
動機の電磁騒音の一方または両方の電磁騒音を低減しう
る電力変換装置を提供することを目的とする。According to the present invention, electromagnetic noise of one or both of electromagnetic noise of a reactor provided in front of a power conversion device having a chopper circuit and an inverter circuit and electromagnetic noise of an AC motor driven via the power conversion circuit is reduced. An object is to provide a power conversion device that can be reduced.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明の電力変換装置は、入力直流電
圧を昇圧または降圧するチョッパ回路と、このチョッパ
回路の出力直流電圧をPWM制御により所望の周波数お
よび電圧の交流電圧に変換して交流電動機に供給するイ
ンバータと、チョッパ回路およびインバータ回路を制御
する制御回路とを備えた電力変換装置において、制御回
路はチョッパ回路およびインバータ回路のそれぞれのス
イッチング周波数を所定範囲内で分散させることを特徴
とする。この発明によれば、リアクトルおよび電動機の
電磁騒音を低減することができる。In order to achieve the above object, a power converter according to the first aspect of the present invention comprises a chopper circuit for increasing or decreasing an input DC voltage, and a PWM circuit for converting an output DC voltage of the chopper circuit into a PWM signal. In a power conversion device including an inverter that converts an AC voltage having a desired frequency and voltage into an AC voltage by control and supplies the AC voltage to the AC motor, and a control circuit that controls the chopper circuit and the inverter circuit, the control circuit includes a chopper circuit and an inverter circuit. Each switching frequency is dispersed within a predetermined range. According to the present invention, the electromagnetic noise of the reactor and the electric motor can be reduced.
【0007】請求項2に係る発明の電力変換装置は、入
力直流電圧を昇圧または降圧するチョッパ回路と、この
チョッパ回路の出力直流電圧をPWM制御により所望の
周波数および電圧の交流電圧に変換して交流電動機に供
給するインバータと、チョッパ回路およびインバータ回
路を制御する制御回路とを備えた電力変換装置におい
て、制御回路は、チョッパ回路およびインバータ回路の
一方のスイッチング周波数を固定し、他方のスイッチン
グ周波数を所定範囲内で分散させることを特徴とする。
この発明によれば、チョッパ回路のスイッチング周波数
を分散させた時はリアクトルの電磁騒音を低減し、イン
バータ回路のスイッチング周波数を分散させた時は電動
機の電磁騒音を低減することができる。A power converter according to a second aspect of the present invention is a chopper circuit for increasing or decreasing an input DC voltage, and converting an output DC voltage of the chopper circuit into an AC voltage having a desired frequency and voltage by PWM control. In a power converter including an inverter to be supplied to an AC motor and a control circuit for controlling the chopper circuit and the inverter circuit, the control circuit fixes one switching frequency of the chopper circuit and the inverter circuit and sets the other switching frequency to It is characterized by being dispersed within a predetermined range.
According to the present invention, the electromagnetic noise of the reactor can be reduced when the switching frequency of the chopper circuit is dispersed, and the electromagnetic noise of the motor can be reduced when the switching frequency of the inverter circuit is dispersed.
【0008】請求項3に係る発明は、請求項1または2
に記載の電力変換装置において、制御回路は、チョッパ
回路およびインバータ回路の少なくとも一方のスイッチ
ング周波数を分散する範囲を交流電動機の速度に応じて
変化させることを特徴とする。この発明によれば、リア
クトルおよび電動機の聴感での電磁騒音を低減すること
ができる。The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2
Wherein the control circuit changes the range in which the switching frequency of at least one of the chopper circuit and the inverter circuit is dispersed according to the speed of the AC motor. According to the present invention, it is possible to reduce audible electromagnetic noise of the reactor and the electric motor.
【0009】請求項4に係る発明は、請求項1または2
に記載の電力変換装置において、制御回路は、チョッパ
回路およびインバータ回路の少なくとも一方のスイッチ
ング周波数を分散する範囲を交流電動機の負荷に応じて
変化させることを特徴とする。この発明によれば、リア
クトルおよび電動機の聴感での電磁騒音を低減する。The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2
Wherein the control circuit changes the range in which the switching frequency of at least one of the chopper circuit and the inverter circuit is dispersed according to the load of the AC motor. According to the present invention, the audible electromagnetic noise of the reactor and the electric motor is reduced.
【0010】請求項5に係る発明は、請求項1または2
に記載の電力変換装置において、制御回路は、チョッパ
回路およびインバータ回路の少なくとも一方のスイッチ
ング周波数を分散する範囲を交流電動機の速度と負荷の
組み合わせに応じて変化させることを特徴とする。この
発明によれば、リアクトルおよび電動機の聴感での電磁
騒音を低減することができる。[0010] The invention according to claim 5 is the invention according to claim 1 or 2.
Wherein the control circuit changes a range in which the switching frequency of at least one of the chopper circuit and the inverter circuit is dispersed according to a combination of the speed and the load of the AC motor. According to the present invention, it is possible to reduce audible electromagnetic noise of the reactor and the electric motor.
【0011】請求項6に係る発明は、請求項1ないし4
のいずれかに記載の電力変換装置において、制御回路
は、チョッパ回路の出力直流電圧を、交流電動機の速度
および負荷の少なくとも一方に応じて変化させることを
特徴とする。この発明によれば、リアクトルおよび電動
機の電磁騒音を低減することができる。The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 4
Wherein the control circuit changes an output DC voltage of the chopper circuit according to at least one of a speed and a load of the AC motor. According to the present invention, the electromagnetic noise of the reactor and the electric motor can be reduced.
【0012】請求項7に係る発明は、請求項1ないし5
のいずれかに記載の電力変換装置において、チョッパ回
路は、昇圧機能、降圧機能、または昇圧機能と降圧機能
を組み合わせた昇降圧機能のいずれかを持っていること
を特徴とする。この発明によれば、リアクトルおよび電
動機の電磁騒音を低減することができる。The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 5
Wherein the chopper circuit has one of a step-up function, a step-down function, and a step-up / step-down function combining a step-up function and a step-down function. According to the present invention, the electromagnetic noise of the reactor and the electric motor can be reduced.
【0013】請求項8に係る発明は、請求項1ないし6
のいずれかに記載の電力変換装置において、制御回路
は、インバータのスイッチング周波数を交流電動機の機
械的共振点付近では分散させないことを特徴とする。こ
の発明によれば、リアクトルおよび電動機の電磁騒音を
低減することができる。The invention according to claim 8 is the invention according to claims 1 to 6
Wherein the control circuit does not disperse the switching frequency of the inverter near the mechanical resonance point of the AC motor. According to the present invention, the electromagnetic noise of the reactor and the electric motor can be reduced.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】<実施の形態1>第1の発明の実
施の形態を図1および図2に示す。図1における電力変
換装置3は、直流電源4から開閉器5およびリアクトル
1を介して直流電力を入力し、それを所望の周波数およ
び電圧の交流電力に変換して交流電動機2に供給し、交
流電動機2を所望の回転速度で駆動する装置である。電
力変換装置3は、チョッパ回路31と直流コンデンサ3
2とインバータ回路33とからなっている。チョッパ回
路31は並列チョッピング素子31bと直列ダイオード
31aとからなっており、昇圧手段として用いられる。
電力変換装置3に含まれるチョッパ回路31およびイン
バータ回路33は制御回路34によって制御される。イ
ンバータ回路33は3相ブリッジ結線された6アームの
スイッチング素子からなっている。制御回路34はチョ
ッパ回路31をチョッパ制御するとともに、インバータ
回路33をPWM制御する。チョッパ回路31は、直流
電源4の電圧を昇圧制御し、インバータ回路33は交流
出力の周波数および電圧を、交流電動機2が所望の速度
で回転するように制御する。<First Embodiment> FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. The power converter 3 in FIG. 1 receives DC power from a DC power supply 4 via a switch 5 and a reactor 1, converts the DC power into AC power having a desired frequency and voltage, supplies the AC power to an AC motor 2, This is a device for driving the electric motor 2 at a desired rotation speed. The power converter 3 includes a chopper circuit 31 and a DC capacitor 3
2 and an inverter circuit 33. The chopper circuit 31 includes a parallel chopping element 31b and a series diode 31a, and is used as a booster.
The chopper circuit 31 and the inverter circuit 33 included in the power converter 3 are controlled by the control circuit 34. The inverter circuit 33 includes six-arm switching elements connected in a three-phase bridge. The control circuit 34 performs chopper control of the chopper circuit 31 and PWM control of the inverter circuit 33. Chopper circuit 31 controls the voltage of DC power supply 4 to increase, and inverter circuit 33 controls the frequency and voltage of the AC output so that AC motor 2 rotates at a desired speed.
【0015】図2は、図1の装置の動作を説明するため
のタイムチャートである。図2の時刻toにおいて起動
指令SCが入力されると、その時点で開閉器5をオン
し、速度基準Nsに従って制御回路34からインバータ
回路33の各半導体素子ヘゲート信号が供給され、電力
変換装置が始動されることになる。インバータ回路33
は速度基準Nsに対応する所定の周波数FINVおよび
電圧VINVを出力し、交流電動機2に供給してこれを
駆動する。チョッパ回路31は直流電源4の電圧を昇圧
するようにチョッパ動作する。インバータ回路33のス
イッチング周波数PINVおよびチョッパ回路31のス
イッチング周波数PCHPは一定にするのではなく、所
定範囲内、すなわち下限周波数PLおよび上限周波数PHの
範囲内で適度に分散させるものとする。これにより、リ
アクトル1および交流電動機2の電磁騒音を低減するこ
とができる。FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the apparatus shown in FIG. When the start command SC is input at time to in FIG. 2, the switch 5 is turned on at that time, and a gate signal is supplied from the control circuit 34 to each semiconductor element of the inverter circuit 33 in accordance with the speed reference Ns. Will be started. Inverter circuit 33
Outputs a predetermined frequency F INV and a voltage V INV corresponding to the speed reference Ns, and supplies them to the AC motor 2 to drive them. Chopper circuit 31 performs a chopper operation so as to boost the voltage of DC power supply 4. Switching frequency P CHP switching frequency P INV and chopper circuit 31 of the inverter circuit 33 is not to a fixed, within a predetermined range, that is, one which appropriately dispersed within the lower limit frequency PL and the upper limit frequency PH. Thereby, electromagnetic noise of reactor 1 and AC motor 2 can be reduced.
【0016】スイッチング周波数の分散制御にあたって
は次のような態様がありうる。In the dispersion control of the switching frequency, the following modes are possible.
【0017】(1)チョッパ回路31とインバータ回路
33のスイッチング周波数の分散制御のタイミングを同
期させ、リアクトル1と交流電動機2が電磁騒音を打ち
消すようにそれぞれのスイッチング周波数を決定し、聴
感での電磁騒音を低減させる。(1) The timing of the dispersion control of the switching frequencies of the chopper circuit 31 and the inverter circuit 33 is synchronized, and the respective switching frequencies are determined so that the reactor 1 and the AC motor 2 cancel out the electromagnetic noise. Reduce noise.
【0018】(2)チョッパ回路31とインバータ回路
33の分散制御のタイミングを非同期として、スイッチ
ング周波数の分散は個別に設定し、リアクトル1と交流
電動機2の電磁騒音の分散性が大きくなるようにそれぞ
れのスイッチング周波数を設定し、聴感での電磁騒音を
低減させる。(2) The timing of the dispersion control of the chopper circuit 31 and the inverter circuit 33 is asynchronous, and the dispersion of the switching frequency is set individually, so that the dispersibility of the electromagnetic noise of the reactor 1 and the AC motor 2 is increased. By setting the switching frequency of, to reduce the electromagnetic noise in the sense of hearing.
【0019】本実施の形態によれば、チョッパ回路31
とインバータ回路33のスイッチング周波数の分散の組
み合わせにより、リアクトル1および交流電動機2の電
磁騒音を低減することができる。According to the present embodiment, the chopper circuit 31
And the switching frequency dispersion of the inverter circuit 33, the electromagnetic noise of the reactor 1 and the AC motor 2 can be reduced.
【0020】<実施の形態2>第2の発明の実施の形態
のタイムチャートを図3および図4に示す。本実施の形
態で用いる回路構成は図1のものと同一であるが、図3
の制御態様において図2の制御態様と異なるところは、
スイッチング周波数の分散をチョッパ回路31のみ行
い、インバータ回路33は固定とすることである。すな
わち、インバータ回路33のスイッチング周波数P
INVは一定とし、チョッパ回路31のスイッチング周
波数PCHPは図2の場合と同様に分散させる。これに
より、リアクトル1の電磁騒音の低減に合わせた設定を
することができる。<Embodiment 2> FIGS. 3 and 4 are time charts of an embodiment of the second invention. The circuit configuration used in the present embodiment is the same as that of FIG.
The difference between the control mode of FIG. 2 and the control mode of FIG.
The dispersion of the switching frequency is performed only by the chopper circuit 31, and the inverter circuit 33 is fixed. That is, the switching frequency P of the inverter circuit 33
INV is fixed, and the switching frequency PCHP of the chopper circuit 31 is dispersed as in the case of FIG. Thereby, it is possible to make settings in accordance with the reduction of the electromagnetic noise of the reactor 1.
【0021】図4の制御態様では、図3の場合とは逆
に、スイッチング周波数の分散をインバータ回路33の
み行い、チョッパ回路31は固定とする。すなわち、イ
ンバータ回路33のスイッチング周波数PINVは図2
の場合と同様に分散させ、チョッパ回路31のスイッチ
ング周波数PCHPは一定とする。これにより、交流電
動機2の電磁騒音の低減に合わせた設定をすることがで
きる。In the control mode of FIG. 4, contrary to the case of FIG. 3, the switching frequency is dispersed only in the inverter circuit 33 and the chopper circuit 31 is fixed. That is, the switching frequency P INV of the inverter circuit 33 is
And the switching frequency PCHP of the chopper circuit 31 is kept constant. This makes it possible to make settings in accordance with the reduction of the electromagnetic noise of the AC motor 2.
【0022】本実施の形態によれば、チョッパ回路31
とインバータ回路33のスイッチング周波数の分散をど
ちらか一方のみ行い、それぞれリアクトル1および交流
電動機2の電磁騒音の低減に合わせた設定をすることが
できる。According to the present embodiment, the chopper circuit 31
And the switching frequency of the inverter circuit 33 can be dispersed in only one of them, and settings can be made in accordance with the reduction of the electromagnetic noise of the reactor 1 and the AC motor 2 respectively.
【0023】<実施の形態3>第3の発明の実施の形態
のタイムチャートを図5および図6〜8に示す。本実施
の形態で用いる回路構成は図1のものと同一であるが、
図5の制御態様において時刻toにおいて起動指令SC
が入力されると、開閉器5がオンし、速度基準Nsに従
って制御回路34からインバータ回路33の各半導体素
子ヘゲート信号が出力され、インバータ回路33は所定
の出力周波数fINVで交流電動機2を駆動する。チョ
ッパ回路31も同様に動作し、この間は、インバータ回
路33およびチョッパ回路31は共にスイッチング周波
数PINVおよびPCHPを分散させる。時刻t1にお
いて速度基準Nsが所定のレベルL1に達したら、両ス
イッチング周波数は分散から固定へと移行させる。<Embodiment 3> FIGS. 5 and 6 to 8 are time charts of an embodiment of the third invention. The circuit configuration used in the present embodiment is the same as that of FIG.
In the control mode of FIG.
Is input, the switch 5 is turned on, a gate signal is output from the control circuit 34 to each semiconductor element of the inverter circuit 33 according to the speed reference Ns, and the inverter circuit 33 drives the AC motor 2 at a predetermined output frequency f INV. I do. The chopper circuit 31 operates in the same manner, and during this time, both the inverter circuit 33 and the chopper circuit 31 distribute the switching frequencies PINV and PCHP . When the speed reference Ns reaches the predetermined level L1 at time t1, both switching frequencies are shifted from dispersion to fixed.
【0024】なお、速度基準NsがレベルL1より低い
所定のレベルL0に達したとき、分散幅を徐々に減少さ
せ、速度基準NsがレベルL1に達したとき、固定へと
移行させるようにすれば、分散から固定へと円滑に移行
させることができる。When the speed reference Ns reaches a predetermined level L0 lower than the level L1, the dispersion width is gradually reduced, and when the speed reference Ns reaches the level L1, the state is shifted to fixed. , It is possible to smoothly shift from dispersion to fixation.
【0025】速度Nをパラメータとしてスイッチング周
波数PINV,PCHPを分散させるパターンの態様を
図6〜8に示す。図中のハッチングの部分がスイッチン
グ周波数の分散を行う分散幅(縦軸)および期間(横
軸)である。図6は、図5で説明した速度Nに応じてス
イッチング周波数PINVまたはPCHPの分散範囲を
低減させるパターンを示すものである。この場合、高速
域ではスイッチング周波数の下限値を徐々に上昇させて
最終的に上限値に持っていく。これにより電流制御応答
を確保するようにしている。図7の制御態様では、低速
域でも高速域でもほぼ上限値付近で比較的小さい一定の
分散幅で分散させ、電磁騒音を速度に関係なく一定とす
る。これに対して、図8の制御態様では、速度によって
分散幅が変わることはなく一定であるが、スイッチング
の基準周波数は速度に応じて、高速になるほど高周波数
になるようにする。FIGS. 6 to 8 show patterns in which the switching frequencies P INV and PCHP are dispersed using the speed N as a parameter. The hatched portions in the figure indicate the dispersion width (vertical axis) and the period (horizontal axis) at which the switching frequency is dispersed. Figure 6 shows a pattern to reduce the dispersion range of the switching frequency P INV or P CHP according to the speed N as described in Figure 5. In this case, in the high-speed range, the lower limit value of the switching frequency is gradually increased to finally reach the upper limit value. This ensures a current control response. In the control mode of FIG. 7, both in the low-speed range and the high-speed range, the electromagnetic noise is dispersed with a relatively small constant dispersion width near the upper limit value, and the electromagnetic noise is kept constant regardless of the speed. On the other hand, in the control mode of FIG. 8, the dispersion width does not change with the speed and is constant, but the switching reference frequency is set to be higher as the speed becomes higher in accordance with the speed.
【0026】本実施の形態によれば、スイッチング周波
数PINV,PCHPの分散範囲を速度に応じて変化さ
せることにより、リアクトル1および交流電動機2の聴
感での電磁騒音を低減することができる。According to the present embodiment, the audible electromagnetic noise of reactor 1 and AC motor 2 can be reduced by changing the dispersion range of switching frequencies P INV and PCHP according to the speed.
【0027】<実施の形態4>第4の発明の実施の形態
のタイムチャートを図9および図10〜12に示す。こ
れらの図9〜12は図5〜8における速度基準Nsを負
荷Lに置き換えたものに相当する。この制御態様では、
時刻toにおいて起動指令SCが入力されると、制御回
路34に別途与えられる速度基準Nsに従ってインバー
タ回路33の出力周波数が制御され、負荷Lが所定値に
達するまでは、インバータ回路33およびチョッパ回路
31のスイッチング周波数PINVおよびPCHPを分
散させる。時刻t1において負荷Lが所定のレベルL1
に達したら、両スイッチング周波数は分散から固定へと
移行させる。変形例として、負荷LがレベルL1より低
い所定のレベルL0に達したとき、それ以上の負荷領域
で分散幅を徐々に減少させ、負荷LがレベルL1に達し
たとき、固定へと移行させるようにする。この制御態様
でも分散から固定へと円滑に移行させることができる。<Embodiment 4> FIGS. 9 and 10 to 12 are time charts of an embodiment of the fourth invention. 9 to 12 correspond to those in which the speed reference Ns in FIGS. In this control mode,
When start command SC is input at time to, the output frequency of inverter circuit 33 is controlled in accordance with speed reference Ns separately given to control circuit 34, and inverter circuit 33 and chopper circuit 31 are controlled until load L reaches a predetermined value. dispersing the switching frequency P INV and P CHP of. At the time t1, the load L becomes the predetermined level L1.
, Both switching frequencies are shifted from dispersion to fixed. As a modified example, when the load L reaches a predetermined level L0 lower than the level L1, the dispersion width is gradually reduced in the load region beyond that, and when the load L reaches the level L1, the dispersion is shifted to fixed. To Even in this control mode, it is possible to smoothly shift from dispersion to fixation.
【0028】本実施の形態によれば、スイッチングの分
散範囲を負荷により変え、それにより負荷が大きいほど
スイッチング周波数を上昇させ、高負荷・低スイッチン
グでのリアクトル1および交流電動機2の聴感での電磁
騒音を低減することができる。According to the present embodiment, the dispersion range of the switching is changed depending on the load, whereby the switching frequency is increased as the load is increased, and the audible electromagnetic force of the reactor 1 and the AC motor 2 under high load and low switching. Noise can be reduced.
【0029】図10〜12に示すように、図6〜8を参
照して説明したと同様に、負荷Lに応じてインバータ回
路33またはチョッパ回路31のスイッチング周波数P
IN VまたはPCHP を所定範囲内で分散させること
により、リアクトル1および交流電動機2の電磁騒音を
低減することができる。As shown in FIGS. 10 to 12, the switching frequency P of the inverter circuit 33 or the chopper circuit 31 depends on the load L in the same manner as described with reference to FIGS.
By dispersing IN V or P CHP within a predetermined range, it is possible to reduce the electromagnetic noise of the reactor 1 and the AC motor 2.
【0030】<実施の形態5>第5の発明の実施の形態
を説明する。この発明の実施の形態は、図6〜8および
図10〜12のパターンを速度基準Nsおよび負荷Lの
それぞれについて設定し、以下に示す3×3=9通りの
組み合わせによりスイッチング周波数PINVおよび/
またはPCHP を分散させる。<Embodiment 5> An embodiment of the fifth invention will be described. In the embodiment of the present invention, the patterns of FIGS. 6 to 8 and 10 to 12 are set for each of the speed reference Ns and the load L, and the switching frequencies P INV and /
Or disperse PCHP .
【0031】(1)図6と図10 (2)図6と図11 (3)図6と図12 (4)図7が図10 (5)図7と図11 (6)図7と図12 (7)図8と図10 (8)図8と図11 (9)図8と図12 例えば、(1)の図6と図10の組み合わせにおいて
は、スイッチング周波数の分散範囲が同じで、絞り始め
る速度が1000rpm、負荷が20%であるとした場
合、速度600rpmで負荷30%の場合、負荷による絞
りを優先させる。速度1200rpmで負荷10%の場合
は速度を優先させる。分散幅が異なる場合は、狭い方を
優先させる。(1) FIGS. 6 and 10 (2) FIGS. 6 and 11 (3) FIGS. 6 and 12 (4) FIG. 7 is FIGS. 10 (5), 7 and 11 (6) FIGS. 12 (7) FIGS. 8 and 10 (8) FIGS. 8 and 11 (9) FIGS. 8 and 12 For example, in the combination of FIGS. 6 and 10 in (1), the dispersion range of the switching frequency is the same. Assuming that the speed at which the drawing is started is 1000 rpm and the load is 20%, when the speed is 600 rpm and the load is 30%, priority is given to the drawing by the load. When the speed is 1200 rpm and the load is 10%, the speed is given priority. If the dispersion widths are different, the narrower one has priority.
【0032】本実施の形態によれば、速度Nまたは負荷
Lのどちらかが大きくなった場合に、合わせてスイッチ
ング周波数の分散を変えることができ、聴感での電磁騒
音を低減することができる。According to the present embodiment, when either the speed N or the load L increases, the variance of the switching frequency can be changed accordingly, and the audible electromagnetic noise can be reduced.
【0033】<実施の形態6>第6の発明の実施の形態
のタイムチャートを図13に示す。本実施の形態で用い
る回路構成は図1のものと同一であるが、図13では時
刻toにおいて起動指令SCが入力されると、速度基準
SCに従って制御回路34からインバータ回路33の各
半導体素子ヘゲート信号が出力され、インバータ回路3
3は所定の出力周波数fINVで交流電動機2を駆動す
る。この段階ではチョッパ回路31のチョッパ動作はオ
フとし、直流電源1の電圧に等しい直流電圧がインバー
タ回路33に供給される。時刻t1において速度基準N
sが所定のレベルL1に達したらチョッパ回路31をス
イッチング動作させて直流電圧を昇圧させる。例えば、
交流電動機2の定格電圧をAC400Vとすると、直流
電圧600V程度でPWM制御する必要があるが、直流
電源電圧が仮に300Vの場合でも、昇圧せずに約50
%のAC200Vまで出力することができる。したがっ
て、50%程度の速度までチョッパ回路31を動作させ
ないですむので、その損失を低減することができる。さ
らに、PWM電圧波形のピーク値は50%となるので、
交流電動機2の磁気騒音も低減させることができる。ま
た、昇圧する電圧レベルを鎖線で示すように速度基準N
sの大きさに追従して調整することも可能である。<Embodiment 6> FIG. 13 shows a time chart of an embodiment of the sixth invention. The circuit configuration used in the present embodiment is the same as that of FIG. 1, but in FIG. 13, when the start command SC is input at time to, the control circuit 34 gates each semiconductor element of the inverter circuit 33 according to the speed reference SC. A signal is output and the inverter circuit 3
Reference numeral 3 drives the AC motor 2 at a predetermined output frequency f INV . At this stage, the chopper operation of the chopper circuit 31 is turned off, and a DC voltage equal to the voltage of the DC power supply 1 is supplied to the inverter circuit 33. At time t1, the speed reference N
When s reaches a predetermined level L1, the chopper circuit 31 performs a switching operation to increase the DC voltage. For example,
Assuming that the rated voltage of the AC motor 2 is AC 400 V, it is necessary to perform PWM control at a DC voltage of about 600 V. However, even if the DC power supply voltage is 300 V, about 50
% AC200V. Therefore, it is not necessary to operate the chopper circuit 31 up to a speed of about 50%, so that the loss can be reduced. Furthermore, since the peak value of the PWM voltage waveform is 50%,
The magnetic noise of the AC motor 2 can also be reduced. The voltage level to be boosted is indicated by a speed reference N as indicated by a chain line.
It is also possible to adjust according to the magnitude of s.
【0034】速度基準Nsを負荷Lに置き換えて同様の
制御をすることも可能である。さらに、チョッパ回路3
1による昇圧を行うかどうかを、速度基準Nsと負荷L
との組み合わせにより決定することも可能である。The same control can be performed by replacing the speed reference Ns with the load L. Further, the chopper circuit 3
1 is determined based on the speed reference Ns and the load L.
It is also possible to determine by a combination with.
【0035】本実施の形態によれば、チョッパ回路31
によって昇圧する運転範囲が少なくなり、もしくは、昇
圧する電圧が低くなることにより、リアクトル1および
交流電動機2の電磁騒音を低減することができる。According to the present embodiment, the chopper circuit 31
As a result, the operating range for boosting is reduced, or the boosted voltage is reduced, so that electromagnetic noise of reactor 1 and AC motor 2 can be reduced.
【0036】<実施の形態7>第7の発明の実施の形態
の回路構成を図14に示す。図14の電力変換装置3
は、交流電動機2の減速時等に交流電動機2が発電モー
ドに入ったときに直流電源4への電力回生を行うため
に、チョッパ回路31に、直流電源4側から見て降圧機
能を持たせたものである。図14のチョッパ回路31で
は、入力端に並列に直流電源4に対して逆極性にダイオ
ード31cを接続し、出力端に直列に順方向ダイオード
およびそれに逆並列のスイッチングトランジスタからな
るチョッピング素子31dが接続されている。この実施
の形態の変形例として、力行運転時は図1の回路(昇圧
チョッパ)によって運転し、回生運転時のみ図14の回
路(降圧チョッパ)によって運転するように組み合わせ
使用することも可能である。<Seventh Embodiment> FIG. 14 shows a circuit configuration of a seventh embodiment of the present invention. Power converter 3 of FIG.
In order to regenerate power to the DC power supply 4 when the AC motor 2 enters the power generation mode when the AC motor 2 is decelerated, the chopper circuit 31 has a step-down function as viewed from the DC power supply 4 side. It is a thing. In the chopper circuit 31 of FIG. 14, a diode 31c is connected in parallel with the input terminal to the DC power supply 4 in reverse polarity, and a chopping element 31d composed of a forward diode and a switching transistor in antiparallel is connected in series to the output terminal. Have been. As a modified example of this embodiment, it is also possible to use a combination such that the operation is performed by the circuit (step-up chopper) of FIG. 1 during the power running operation, and the operation is performed by the circuit (step-down chopper) of FIG. 14 only during the regenerative operation. .
【0037】本実施の形態によれば、力行運転時でも回
生運転時でも、速度Nや負荷Lにより電圧を調整するこ
とができ、リアクトル1および交流電動機2の電磁騒音
を低減することができる。According to the present embodiment, the voltage can be adjusted by the speed N and the load L in both the power running operation and the regenerative operation, and the electromagnetic noise of the reactor 1 and the AC motor 2 can be reduced.
【0038】<実施の形態8>第8の発明の実施の形態
においては、インバータ回路33でのスイッチング周波
数PINVの分散が交流電動機2の機械的共振点付近で
電磁音を増長させる可能性があるため、機械的共振点付
近では分散制御を行わないように制御する。<Eighth Embodiment> In the eighth embodiment of the present invention, the dispersion of the switching frequency P INV in the inverter circuit 33 may increase the electromagnetic noise near the mechanical resonance point of the AC motor 2. Therefore, control is performed so that distributed control is not performed near the mechanical resonance point.
【0039】本実施の形態によれば、機械的共振点付近
でのリアクトル1および交流電動機2の電磁騒音を低減
することができる。According to the present embodiment, the electromagnetic noise of reactor 1 and AC motor 2 near the mechanical resonance point can be reduced.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、チョ
ッパ回路およびインバータ回路を有する電力変換装置に
おいて、スイッチング周波数を適宜分散させることによ
り、リアクトルおよび交流電動機の電磁騒音を低減でき
る電力変換装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, in a power converter having a chopper circuit and an inverter circuit, a power converter capable of reducing electromagnetic noise of a reactor and an AC motor by appropriately distributing switching frequencies. Can be provided.
【図1】発明の実施の形態1〜8を実施する主回路の一
構成例を示す接続図。FIG. 1 is a connection diagram illustrating a configuration example of a main circuit for implementing Embodiments 1 to 8 of the present invention.
【図2】発明の実施の形態1の動作例を示すタイムチャ
ート。FIG. 2 is a time chart showing an operation example of the first embodiment of the present invention;
【図3】発明の実施の形態2の第1の動作例を示すタイ
ムチャート。FIG. 3 is a time chart showing a first operation example according to the second embodiment of the present invention;
【図4】発明の実施の形態2の第2の動作例を示すタイ
ムチャート。FIG. 4 is a time chart showing a second operation example according to the second embodiment of the present invention;
【図5】発明の実施の形態3の動作例を示すタイムチャ
ート。FIG. 5 is a time chart showing an operation example of the third embodiment of the present invention.
【図6】発明の実施の形態3の分散パターンの第1の例
を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a first example of a dispersion pattern according to the third embodiment of the present invention.
【図7】発明の実施の形態3の分散パターンの第2の例
を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a second example of a dispersion pattern according to the third embodiment of the present invention.
【図8】発明の実施の形態3の分散パターンの第3の例
を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a third example of a dispersion pattern according to the third embodiment of the present invention.
【図9】発明の実施の形態4の動作例を示すタイムチャ
ート。FIG. 9 is a time chart showing an operation example of the fourth embodiment of the present invention.
【図10】発明の実施の形態4の分散パターンの第1の
例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a first example of a dispersion pattern according to the fourth embodiment of the present invention.
【図11】発明の実施の形態4の分散パターンの第2の
例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a second example of a dispersion pattern according to the fourth embodiment of the present invention.
【図12】発明の実施の形態4の分散パターンの第3の
例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a third example of a dispersion pattern according to the fourth embodiment of the present invention.
【図13】発明の実施の形態6の動作例を示すタイムチ
ャート。FIG. 13 is a time chart showing an operation example of the sixth embodiment of the present invention.
【図14】発明の実施の形態7の主回路構成例を示す接
続図。FIG. 14 is a connection diagram illustrating an example of a main circuit configuration according to Embodiment 7 of the present invention.
【図15】従来の電力変換装置の回路構成例を示す接続
図。FIG. 15 is a connection diagram showing a circuit configuration example of a conventional power converter.
1 リアクトル 2 交流電動機 3 電力変換装置 31 チョッパ回路 32 直流コンデンサ 33 インバータ回路 34 制御回路 4 直流電源 5 開閉器 FINV インバータ回路出力周波数 PINV インバータ回路スイッチング周波数 PCHP チョッパ回路スイッチング周波数 Ns 速度基準 N 速度 L 負荷DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 AC motor 3 Power conversion device 31 Chopper circuit 32 DC capacitor 33 Inverter circuit 34 Control circuit 4 DC power supply 5 Switch F INV inverter circuit output frequency P INV inverter circuit switching frequency P CHP chopper circuit switching frequency Ns Speed reference N speed L load
フロントページの続き Fターム(参考) 5H007 AA01 BB01 BB06 CA01 CB05 CC12 DB01 EA02 5H576 AA15 BB04 CC04 DD02 EE11 EE18 FF01 HA04 HB02 Continued on the front page F term (reference) 5H007 AA01 BB01 BB06 CA01 CB05 CC12 DB01 EA02 5H576 AA15 BB04 CC04 DD02 EE11 EE18 FF01 HA04 HB02
Claims (8)
パ回路と、このチョッパ回路の出力直流電圧をPWM制
御により所望の周波数および電圧の交流電圧に変換して
交流電動機に供給するインバータと、前記チョッパ回路
およびインバータ回路を制御する制御回路とを備えた電
力変換装置において、前記制御回路は前記チョッパ回路
およびインバータ回路のそれぞれのスイッチング周波数
を所定範囲内で分散させることを特徴とする電力変換装
置。1. A chopper circuit for increasing or decreasing an input DC voltage, an inverter for converting an output DC voltage of the chopper circuit into an AC voltage having a desired frequency and voltage by PWM control, and supplying the AC voltage to an AC motor; A power converter comprising a control circuit for controlling a circuit and an inverter circuit, wherein the control circuit disperses respective switching frequencies of the chopper circuit and the inverter circuit within a predetermined range.
パ回路と、このチョッパ回路の出力直流電圧をPWM制
御により所望の周波数および電圧の交流電圧に変換して
交流電動機に供給するインバータと、前記チョッパ回路
およびインバータ回路を制御する制御回路とを備えた電
力変換装置において、前記制御回路は、前記チョッパ回
路およびインバータ回路の一方のスイッチング周波数を
固定し、他方のスイッチング周波数を所定範囲内で分散
させることを特徴とする電力変換装置。2. A chopper circuit for increasing or decreasing an input DC voltage, an inverter for converting an output DC voltage of the chopper circuit into an AC voltage having a desired frequency and voltage by PWM control, and supplying the AC voltage to an AC motor; In a power conversion device including a control circuit for controlling a circuit and an inverter circuit, the control circuit fixes one switching frequency of the chopper circuit and the inverter circuit and disperses the other switching frequency within a predetermined range. A power converter characterized by the above-mentioned.
おいて、前記制御回路は、前記チョッパ回路およびイン
バータ回路の少なくとも一方のスイッチング周波数を分
散する範囲を前記交流電動機の速度に応じて変化させる
ことを特徴とする電力変換装置。3. The power converter according to claim 1, wherein the control circuit changes a range in which a switching frequency of at least one of the chopper circuit and the inverter circuit is dispersed according to a speed of the AC motor. A power converter characterized by the above-mentioned.
おいて、前記制御回路は、前記チョッパ回路およびイン
バータ回路の少なくとも一方のスイッチング周波数を分
散する範囲を前記交流電動機の負荷に応じて変化させる
ことを特徴とする電力変換装置。4. The power converter according to claim 1, wherein the control circuit changes a range in which a switching frequency of at least one of the chopper circuit and the inverter circuit is dispersed according to a load of the AC motor. A power converter characterized by the above-mentioned.
おいて、前記制御回路は、前記チョッパ回路およびイン
バータ回路の少なくとも一方のスイッチング周波数を分
散する範囲を前記交流電動機の速度と負荷の組み合わせ
に応じて変化させることを特徴とする電力変換装置。5. The power converter according to claim 1, wherein the control circuit sets a range in which a switching frequency of at least one of the chopper circuit and the inverter circuit is dispersed to a combination of a speed and a load of the AC motor. A power conversion device characterized in that the power conversion device changes in response to the change.
変換装置において、前記制御回路は、前記チョッパ回路
の出力直流電圧を、前記交流電動機の速度および負荷の
少なくとも一方に応じて変化させることを特徴とする電
力変換装置。6. The power converter according to claim 1, wherein the control circuit changes an output DC voltage of the chopper circuit according to at least one of a speed and a load of the AC motor. A power converter characterized by the above-mentioned.
変換装置において、前記チョッパ回路は、昇圧機能、降
圧機能、または昇圧機能と降圧機能を組み合わせた昇降
圧機能のいずれかを持っていることを特徴とする電力変
換装置。7. The power converter according to claim 1, wherein the chopper circuit has one of a boost function, a step-down function, and a step-up / step-down function combining a step-up function and a step-down function. A power converter.
変換装置において、前記制御回路は、前記インバータの
スイッチング周波数を前記交流電動機の機械的共振点付
近では分散させないことを特徴とする電力変換装置。8. The power converter according to claim 1, wherein the control circuit does not disperse the switching frequency of the inverter near a mechanical resonance point of the AC motor. Conversion device.
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